一种压铸衬里钢管，包括沿内径的环形混凝土或砂浆衬里（１４）和包围衬里的金属壳（１２），其中，衬里（１４）与金属壳（１２）直接接触。衬里的壁厚可为金属壳壁厚的１０至５０倍。所述管可涂覆有介电材料。用于形成管的模具组件包括环形混凝土或砂浆成分室，该室形成在金属壳和内模具元件之间。在模具组件中使用加压水给混凝土或砂浆成分加压，并向金属壳施加期望的压力，同时混凝土或砂浆成分在模具中固化。一旦达到期望程度的固化，就释放压力，从而使金属壳将期望的压缩力施加在固化的衬里上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及混凝土或砂浆衬里钢管，更加特别地，涉及使用以下方法制造的压铸 混凝土或砂浆衬里钢管，该方法允许同时使管固化和对管施加预应力，从而增大钢的容许 设计应力，同时保持制造效率和降低制造成本。
技术介绍
传统的混凝土衬里钢制水管(例如大直径管)目前设计成在钢中的最大工作应力 为大约21，OOOpsi。限制这种管的容许设计应力的原因是，这种管的混凝土或砂浆衬里的容 许应变是有限的。更高的钢应力将使混凝土或砂浆衬里在压力作用下破裂，从而导致形成 有害的破裂，不利地影响衬里的性能，并且使衬里可能失效或者以其他方式从钢管内掉出。这种钢管采用混凝土或砂浆衬里是众所周知的用在水管行业中，因为它们已被证 明可以长时间地(例如超过50年)保护钢管免受内部腐蚀。作为混凝土衬里的替代，可以 在钢管中使用聚合物涂层例如环氧基涂层等，这种钢管设计成具有更高的失效应变。然而， 在没有某种形式的定期维护(通常为大约15年的间隔)的情况下，目前可用的聚合物涂层 不能保证或期望在供水工程中持续50年。不切实际的是，例如当用作总水管等时，为了维 护的目的而每15年或一定的年数把这种涂层的钢制水管停用取出以便对衬里进行喷砂和 重新涂覆。混凝土衬里钢制水管的第二个局限是工程技术上的考虑，需要的直径对厚度比例 为大约M0，优选地该比例小于大约220。这意味着，直径为100英寸的管必须具有最小管 壁厚为大约0. 417英寸(D/t = 240 ；t = 100/240 = 0. 417)。这种设计要求的结果是，由 于内部压力而本来可以设计成具有更小壁厚的管现在却需要更大的壁厚来应对搬运、运输 和安装应力。在该100内径X0. 417壁厚的实例中，等级为P= O * t *应力)/D = 2 * 0. 417 * 21，000/100 = 175psi或更小的管仍然必须具有基于D/t = 240的管壁厚。该 D/t的要求是基于搬运、运输和安装管的实用性做出的。在差的土壤条件下，如果不通过增 大衬里厚度、增大钢管壁厚、连接加强件或者高价进口更稳定的垫底料来进行加强，则管也 容易压扁或过度变形。常规的预应力钢筒混凝土管(PCCP)包括内混凝土管或芯，通过使用缠绕于该内 管上的钢丝而使其处于大压缩状态。作用于在用管上的压力载荷由使用高容许设计应力的 预应力钢丝承载，因此也可减少用于提供期望压缩量所需的钢用量。混凝土芯抵抗预应力 钢丝，并有助于在埋入状态下支撑土载荷。预应力混凝土芯也有助于在运输和安装过程中 支撑管。然而，PCCP的其中一个问题是，在将管投入使用时难以保护高强度预应力钢丝免 受腐蚀环境的影响，并且，如果施加过度的阴极保护，这些钢丝容易发生氢脆变。由于置于 预应力钢丝上用于防腐蚀的典型砂浆涂层具有低介电强度，因此进一步使得易于对预应力 钢丝阴极保护的能力复杂化。该介电抗性可通过施加合适的聚合物涂层(例如可从Ameron hternational获得的产品名称为Amercoat 1972B)而提高。尽管使用这种聚合物涂层更易于对预应力钢丝进行阴极保护，但这样做在制造步骤及原材料成本方面具有附加的成 本。由于这些年来在典型大城市中的管道地下工程复杂性和地表或浅地表运输系统 已经增大了，因“阴极干涉”或杂散的大地电流而产生了另一个问题，所述“阴极干涉”或杂 散的大地电流是由处于防外部腐蚀的阴极保护作用下的附近钢管线产生的，并且是由直流 供电的运输系统产生的。多年前安装的大型水管现在会发现附近已经安装了新的管道。这 些新的管道可以是被阴极保护的，阴极保护引发的杂散大地电流会在PCCP中产生腐蚀电 流。由于可能存在这种杂散大地电流的缘故，许多城市供水机构现在更愿意使用具有防外 部腐蚀的介电涂层的传统钢管，或者在外部载荷高时使用钢筒增强的混凝土管。尽管这是 控制管腐蚀的一种有效方法，但是其成本很高。本领域已知的一种制造预应力钢管的方法是采用多步骤的工艺，首先形成/铸造 混凝土芯，把钢管套在预制混凝土芯上，然后将高压水泥浆泵送到预制混凝土芯和钢管之 间的环形间隙中，从而使混凝土芯处于压缩。然而，这种制造管的方法存在两个主要问题。 第一个问题涉及到难以在压力灌浆操作过程中使混凝土芯的端部完美地密封在钢管上。第 二个问题涉及到如何在水泥浆固化过程中向水泥浆施加和保持压力，特别是如果在水泥浆 固化时在钢管和混凝土芯之间的密封部发生水泥浆微小泄露时。如果使用高压灌浆泵，则 固化过程中水泥浆的可能泄露必须由灌浆泵来弥补。这意味着灌浆泵必须在固化操作过程 中一直运行，以弥补泄露，这样可能使水泥浆在泵中固化，从而毁坏泵和导致管的预应力不 够大。因此，期望的是，开发出一种管结构和其制造方法，以便能够提供期望水平的特 性，例如能够与传统的PCCP或混凝土衬里钢管所提供的通常最小为50年的使用寿命相匹 配的管刚度和抗内部腐蚀性。还期望的是，这种管结构能够提供期望程度的保护以免受外 部腐蚀和阴极干涉。还期望的是，这种管结构的制造方式从原材料以及制造管时所花费的 时间和劳力来看都是有成本效率的。
技术实现思路
本专利技术的压铸衬里钢管包括形成管内径的环形混凝土或砂浆衬里和包围衬里的 金属壳。衬里与金属壳的内壁面直接接触，且金属壳使衬里处于压缩的状态。衬里和金属 壳的壁厚比例范围是大约5 1至80 1，优选地是大约10 1至50 1。在一个示例 性实施例中，金属壳的壁厚范围是大约0. 06至0. 75英寸，衬里的壁厚范围是大约1. 5至10 英寸。根据特定管的实施例和最终使用用途，衬里的壁厚可以是金属壳壁厚的10至50倍。 如果期望，管还可包括沿金属壳外表面布置的介电材料涂层。通过使用模具组件形成管，所述模具组件特别地构造成利于容纳期望量的混凝土 或砂浆成分，然后对混凝土或砂浆成分施加计算的压力以向金属壳施加期望的应力。在一 个示例性实施例中，可以这样形成所述管，即，通过将一定量的混凝土或砂浆成分输送到形 成在沿外径的金属壳和沿内径的可动芯元件之间的模具中。然后对灌注的混凝土或砂浆成 分施加压力，以使金属壳膨胀。在一个示例性实施例中，压力以加压流体例如水的形式提 供，其中，使加压流体与灌注成分的表面相接触。一旦达到所需程度的固化，就释放压力，从 而使金属壳向混凝土或砂浆衬里施加期望的压缩力。在一个示例性实施例中，模具组件包括限定管的金属外部的筒形金属壳；与金 属壳的底部可操作地连接的底部元件；与金属壳的顶部可操作地连接的顶部元件。内模具 元件同心地定位在金属壳内。环形混凝土或砂浆室形成在金属壳和内模具元件之间，用于 容纳一定量的混凝土或砂浆成分。在一个示例性实施例中，内模具元件的直径能够减小，以 便能在形成后允许从模具取出压铸衬里管。该组件还包括流体加压介质弓I入装置，用于将 流体加压介质例如水引入模具并引到混凝土或砂浆成分的表面上，以便混凝土或砂浆成分 使金属壳膨胀。本专利技术的压铸衬里钢管提供了期望水平的管刚度和抗内部腐蚀性，能与传统的 PCCP或混凝土衬里钢管所提供的通常最小为50年的使用寿命相匹配。此外，本专利技术的这种 管能够提供期望程度的保护以免受外部腐蚀和阴极干涉。进一步地，本专利技术的管可形成为 具有减小的金属壳或钢管壁厚，从而期望地节省了原材料成本。附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压铸衬里钢管，包括： 形成管内径的环形混凝土或砂浆衬里； 包围衬里的金属壳； 其中，衬里与金属壳的内壁面直接接触，以及金属壳使衬里处于压缩的状态。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-4-2 12/061,2631.一种压铸衬里钢管，包括形成管内径的环形混凝土或砂浆衬里；包围衬里的金属壳；其中，衬里与金属壳的内壁面直接接触，以及金属壳使衬里处于压缩的状态。2.如权利要求1所述的管，其中，衬里和金属壳的壁厚比例范围是大约5 1至 80 1。3.如权利要求1所述的管，其中，衬里和金属壳的壁厚比例范围是大约10 1至 50 1。4.如权利要求1所述的管，其中，金属壳的壁厚范围是大约0.06至0. 75英寸，衬里的 壁厚范围是大约1. 5至10英寸。5.如权利要求1所述的管，还包括沿金属壳外表面布置的介电材料涂层。6.如权利要求1所述的管，其中，在现场形成混凝土衬里，同时对未固化的混凝土或砂 浆成分和金属壳加压，以便在衬里固化和释放压力时使衬里处于压缩状态。7.一种压铸衬里钢管，包括形成管内径的环形混凝土或砂浆衬里；包围衬里且壁厚为大约0. 06至0. 75英寸的金属壳；其中，衬里的壁厚为金属壳壁厚的约10至50倍，衬里与金属壳的内壁面直接接触，以 及金属壳使衬里处于压缩的状态。8.一种用于制造压铸衬里钢管的方法，包括以下步骤将一定量的混凝土或砂浆成分输送到形成在沿外径的金属壳和沿内径的可动芯元件 之间的模具中；对混凝土或砂浆成分施加压力，以使金属壳膨胀；在混凝土或砂浆成分达到一定程度的固化而形成混凝土或砂浆衬里后释放压力，其中，释放压力的步骤使金属壳向衬里施加压缩力；以及从衬里的内径取出可动芯元件。9.如权利要求8所述的方法，其中，对混凝土或砂浆成分施加压力的步骤包括对混凝 土或砂浆成分的表面施加加压流体。10.如权利要求8所述的方法，其中，加压流体是水。11.如权利要求8所述的方法，其中，可动芯元件以弹性体元件的形式提供。12.如权利要求8所述的方法，其中，可动芯元件以可收缩刚性元件的形式提供。13.如权利要求8所述的方法，其中，可动芯元件以筒形刚性结构的形式提供，该筒形 刚性结构能够膨胀以允许形成衬里以及能够收缩以允许在压铸后取出可动芯元件。14.如权利要求8所述的方法，其中，可动芯元件以高强度钢管的形式提供。15.如权利要求8所述的方法，其中，可动芯元件选自由以下材料构成的组纤维增强 树脂管、塑料管及它们...
【专利技术属性】
技术研发人员：RS弗里德里克，盛其仲，P库巴特，
申请(专利权)人：阿迈隆国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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